Para entender la manera de construir y de armar este elemento estructural, necesitamos saber qué fuerzas intervienen en el elemento como son los siguientes:
1.PRESIÓN LATERAL DE TIERRAS:
Un muro de contención es una estructura vertical construida para sostener pendientes empinadas de suelos y rocas en áreas fracturadas. Se aborda el diseño de estos muros, centrándose en la necesidad de calcular la presión ejercida por la masa de tierra contra el muro. Esta presión depende de diversos factores como el tipo y la intensidad de los movimientos dinámicos y las fuerzas estáticas que afectan al muro. También se consideran los parámetros de resistencia de los materiales utilizados en el relleno del muro, el peso del material contenido y las condiciones de drenaje en el relleno.
1.1 PRESIÓN LATERAL DE TIERRA EN REPOSO: De conformidad con la Ley Moor Coulomb, que describe la respuesta de materiales frágiles como la masa de suelo, la resistencia cortante “s”, dada por sus parámetros de cohesión y fricción, es:
Si se define la “Presión lateral de un suelo”, como la presión que la masa de suelo y roca ejerce en el plano horizontal, y como K la relación entre la presión lateral de tipo horizontal y el esfuerzo vertical anterior, entonces, para la presión en reposo, representadas por K0, que es la presión horizontal del terreno cuando la masa está en reposo, es decir, el estado que supone la consolidación de la masa asociada a la formación del depósito horizontal de suelo, con deformación vertical y sin deformación horizontal.
Cuando las arcillas son normalmente consolidadas, el coeficiente de presión de tierra en reposo se aproxima (Broker y Ireland, 1965) por medio de la fórmula de:
1.2. PRESIÓN ACTIVA DE TIERRA DE RANKINE: El estado activo del suelo, ocurre cuando existe una relajación en la masa que le permite moverse hacia fuera del espacio confinado, por ejemplo, cuando un muro de tierra se rompe, y el suelo falla al extenderse. Ésta es la presión mínima a la que el suelo puede ser sometido para que no se rompa. Al contrario, el estado pasivo ocurre cuando la masa de suelo está sometida a una fuerza externa que lleva al suelo a la tensión límite de confinamiento.
Los círculos de Mohr correspondientes a desplazamientos del muro de Δx= 0 y Δx > 0 se muestran en los círculos a y b, respectivamente. Si el desplazamiento del muro, continúa creciendo, correspondiente círculo de Mohr tocará la envolvente de falla Mohr-Coulomb definida por la ecuación.
La variación de la presión activa con la profundidad para el muro mostrado en la figura fig. 1 a se da en la fig.1c. Observe que σv=0 en z=0 y σv en yHen z=H. La distribución de presión muestra que en z = 0, la presión activa es igual a – 2c√Ka que indica un esfuerzo de tensión, el cual decrece con la profundidad y es cero a la profundidad z=Zcr, o
La profundidad Zc se denomina profundidad de la grieta de tensión, porque el esfuerzo de tensión causará eventualmente una grieta a lo largo de la interfaz suelo muro.
1.3. PRESIÓN ACTIVA DE TIERRA DE RANKINE PARA TERRAPLÉN INCLINADO:
Si el relleno de un muro sin fricción es un suelo granular (c = 0) y se eleva con un ángulocon respecto a la horizontal , el coeficiente de presión activa de la tierra, Ka, se expresa de la forma:
Donde Ø= ángulo de fricción del suelo. A cualquier profundidad z, la presión activa de Ranking se expresa como:
La fuerza total por unidad de longitud del muro es:
Note que, en este caso, la dirección de la fuerza resultante, Pa, está inclinada un ángulo α con la horizontal y cruza el muro a una distancia de H/3 desde la base del muro.
1.4. PRESIÓN ACTIVA DE TIERRA PARA CONDICIONES SÍSMICAS:
La teoría de presión activa de Coulomb se puede extender para considerar las cargas generadas por un sismo. La figura 2presenta una condición de presión activa con un relleno granular (c=0). Se presenta una adición de KhW y KvW en las direcciones horizontal y vertical, respectivamente; kh y kv se definen como:
La relación para estimar los esfuerzos activos por unidad de longitud de muro (Pæ) se puede determinar cómo:
Ilustraciones provenientes del link: https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/57334/estructurasdecontencion.pdf?sequence=5&isAllowed=y
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